1、选修 32第九章 电磁感应考 情 分 析考纲预览1.电磁感应现象()2磁通量()3法拉第电磁感应定律()4楞次定律()5自感、涡流()热点提示1.电磁感应现象及探究电磁感应产生的条件2应用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向3法拉第电磁感应定律，感生与动生电动势的计算4公式EBlv的应用，平动切割、转动切割、单杆切割和双杆切割，常与力、电综合考查5图像问题是本章的一大热点，主要涉及t图，Bt图和It图的相互转换，考查楞次定律和法拉第电磁感应定律的灵活应用第一讲 电磁感应现象 楞次定律考点知识诊断 热点题型探究 难点能力突破 课后作业 考点知识诊断知识清单一、磁通量1定义：磁感应强度 B 与垂直
2、于 B 的面积 S 的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通2公式：_.3单位：磁通量的单位是_(Wb)，磁通量是标量1 BS2 韦伯4磁通密度：垂直穿过单位面积的磁感线的_叫磁通密度，即磁感应强度的大小 BS.即 1 T1Wbm2.3 条数二、电磁感应现象1产生感应电流的条件(1)电路闭合(2)磁通量变化2引起磁通量变化的常见情况(1)闭合电路的部分导线做_磁感线运动，导致 变(2)线圈在磁场中转动，导致 变(3)磁感应强度 B 变化(随时间变，或随位置变)，导致 变4 切割3产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生_，电路中就有感应电动势产生感应电动势的那部分导体
3、相当于_电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应_，电路不闭合，则只有感应_而无感应_5 变化6 电源7 电流8 电动势9 电流三、感应电流方向的判定、楞次定律1右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指 向 _ 的 方 向，其 余 四 指 所 指 的 方 向 就 是_的方向10 导体运动11 感应电流2楞次定律(1)感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_引起感应电流的_的变化，这就是楞次定律12 阻碍13 磁通量(2)运用楞次定律判定感应电流方向的步骤：明确穿过闭合回路的原磁场方向；明确穿过闭合回路的磁通量是
4、增加还是减小；根据楞次定律确定感应电流磁场的方向；利用安培定则判定感应电流的方向四、楞次定律的推广含义楞次定律除了“阻碍原磁通量的变化”的主要含义外，还有另外两种推广含义(这两种含义都是由“阻碍原磁通量的变化”的含义推广而来)1阻碍相对运动(由相对运动而引起的感应电流情况)2阻碍原电流变化(自感现象)想一想 如何理解楞次定律？考点诊断1如图所示，有两个同心放置且共面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环面垂直，比较通过两环的磁通量 a、b，则()Aab BabCabD不能确定解析 由于磁感线是闭合曲线，在磁体内部是由 S 极指向 N 极，在磁体外部是由 N 极指向 S 极，且在磁体外部的磁感线分
5、布在磁体的周围较大的空间又由于穿过圆环 a、b 的磁通量均为 内 外，因此线圈面积越大，磁感线抵消得越多，合磁通量越小，故 b 环的磁通量较小，A 项正确答案 A2现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、零刻度在中央的电流计及开关按如图所示连接在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转由此可以推断()A线圈 A 向上移动或滑动变阻器的滑动端 P 向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转B线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在
6、中央D因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向解析 由于变阻器滑动头 P 向左加速滑动时，可使 B 中磁通量减少而产生的电流为 I0，当 P 向右加速滑动时 B 中磁通量增加而产生的电流为 I1，I1 与 I0 方向相反，所以指针应向左偏，而线圈 A 向上移动，可使 B 中磁通量减少，引起 B中感应电流与 I0 同向，指针向右偏，故 A 错；A 中铁芯向上拔出或断开开关，激发的 B 中感应电流与 I0 同向，电流计指针向右偏转，选项 B 正确；C 项中有感应电流产生，指针应偏转，故 C 错；因为无需明确感应电流的具体方向，故 D 错答案 B3如图所示，通电螺线管置
7、于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时()A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大解析 由于电流 I 减小，闭合金属环的磁通量变小，故环通过减小面积来阻碍磁通量减小，即环有缩小的趋势，A项正确答案 A4如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()A三者同时落地B甲、乙同时落地，丙后落地C甲、丙同时落地，乙后落地D乙、丙同时落地，甲后落地解析 甲是
8、铜线框，在下落过程中产生感应电流，所受的安培力阻碍它的下落，故所需的时间长；乙没有闭合回路，丙是塑料线框，故都不会产生感应电流，它们做自由落体运动，故 D 正确答案 D热点题型探究题型归纳题型一产生感应电流的条件【例1】下图中能产生感应电流的是()解析 A 线圈没闭合，无感应电流；C 的导线在圆环的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；B 磁通量增大，有感应电流；D中回路磁通量恒定，无感应电流，应选 B.答案 B点评 由选项 D 可知，闭合电路做切割磁感线运动时，电路中不一定有感应电流产生，即导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件；闭合电路中是
9、否产生感应电流，归根到底还是要看磁通量是否发生变化变式训练1 如图所示，竖起放置的长直导线通过恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中线圈能产生感应电流的是()A导线中电流变大B线框向右平动C线框向下运动D线框以 ab 边为轴转动E线框以直导线为轴转动答案 ABD题型二 感应电流方向的判断【例2】电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是()A从 a 到 b，上极板带正电B从 a 到 b，下极板带正电C从 b 到 a，上极板带正电D从 b 到 a，下极
10、板带正电解析 由条形磁铁 N 极朝下可知原磁场的方向，再由运动方向可知磁通量的变化，然后利用楞次定律可判断出感应电流磁场的方向，最后利用安培定则确定感应电流的方向，由电路知识可判断出电容器极板的带电情况在 N 极接近线圈上端的过程中，通过线圈的磁感线方向向下，磁通量增大，由楞次定律可判定流过线圈的电流方向向下，外电路电流由 b 流向 a，同时线圈作为电源，下端应为正极，则电容器下极板电势高，带正电答案 D变式训练2 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是()AaGbB先 aGb，后 bGaCbGaD先 bGa，后 aGb解析
11、确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下；明确回路中磁通量变化的情况：向下的磁通量增加；由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上应用右手定则可以判断感应电流的方向为逆时针(俯视)，即：从 bGa.同理可以判断出条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流(俯视)，电流从 aGb.答案 D题型三楞次定律的应用【例3】如图所示，光滑固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时()Ap、q 将互相靠拢Bp、q 将互相远离C磁铁的加速度仍为 gD磁铁的加速度小
12、于 g解析解法一 假设条形磁铁的下端为N极，则当其从高处下落时，穿过闭合回路的磁通量向下，且增加，根据楞次定律可知回路中感应电流产生的磁场方向向上，由安培定则可判断感应电流的方向为逆时针方向(从上向下看)，再利用左手定则可判断p、q的受力情况如图所示，故p、q将互相靠拢，闭合回路的上面为N极，和磁铁互相排斥，因此，磁铁的加速度小于g.若假设条形磁铁的下端为 S 极，仍可得到以上结论结合以上分析知，选项 A、D 正确解法二 条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过闭合回路中的磁通量将增加，根据楞次定律，感应电流产生的磁场将阻碍这一磁通量的增加，具体表现应为：使回路面积减小延缓磁通量的增加；对磁铁产生向
13、上的磁场力，延缓磁铁的下落，故选项 A、D 正确答案 AD点评 对比以上方法可以看出，深刻理解“阻碍”的含义及推广，并加以灵活应用，可使问题的分析大大简化利用基本方法判断时一定要熟悉回路周围的磁场空间分布，这样当磁体或导体运动时才能对穿过回路的磁通量变化做出正确判断变式训练3 如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高处快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是()AFN 先小于 mg 后大于 mg，运动趋势向左BFN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向左CFN 先小于 mg 后大于 mg，运动
14、趋势向右DFN 先大于 mg 后小于 mg，运动趋势向右解析 当磁铁沿矩形线圈中线 AB 正上方通过时，线圈中产生感应电流，感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针，则线圈上方为 N 极下方为 S 极，后改为上方为 S 极下方为 N 极则线圈受到的支持力先大于 mg 后小于 mg.水平方向的运动趋势向右所以 D 正确，A、B、C 错误答案 D难点能力突破难点突破一、如何理解和计算磁通量1BS 只适用于 B 与 S 垂直的情况若 B 与 S 的向量间的夹角为，则有 BScos.可理解为 B(Scos)，即 等于 B 与 S 在垂直于 B 方向上分量的乘积也可理解为(Bcos)S，即 等于 B
15、 在垂直于 S 方向上的分量与 S 的乘积2S 不一定是某个线圈的真正面积，而是线圈在磁场范围内的面积3线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关，因为不论线圈匝数多少，穿过线圈的磁感线条数相同，而磁感线条数可表示磁通量的大小4合磁通量问题若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在，当计算这个面的磁通量时，先规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的磁通量二、正确区别磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率磁通量磁通量的变化 磁通量的变化率t物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数穿过某个面的磁通量随时间的变化量表示磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量
16、磁通量磁通量的变化磁通量的变化率t大小计算BS，S为与B垂直的面积，不垂直时，取S在与B垂直方向上的投影21BS或SBt BSt或SBt磁通量磁通量的变化磁通量的变化率t注意若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用BS.应考虑相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量开始和转过180时平面都与磁场垂直，穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，2BS而不是零既不表示磁通量的大小也不表示变化的多少在t图像中，可用图线的斜率表示磁通量磁通量的变化磁通量的变化率t附注线圈平面与磁感线平行时，0，t 最大，线圈平面与磁感线垂直时，最大，t 为零三、如何正确理解、应用楞次定律1楞次定律中“阻碍”一词的含义谁“
17、阻碍”谁是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化“阻碍”什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身如何“阻碍”当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”结果如何阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化进程，这种变化将继续进行，最终结果不受影响2.楞次定律的另外两种表述(1)楞次定律还可表述为：当磁体间因相对运动产生感应电流时，感应电流的磁场总是阻碍磁体间的相对运动(2)楞次定律还可表述为：感应电流的效果总与引起感应电流的原因相对抗3楞次定律的推广含义的应用(1)阻碍原磁通量的变化“增反减同”(
18、2)阻碍(导体的)相对运动“来拒去留”(3)阻碍线圈自身电流的变化(自感现象).考向 1感应电流产生条件的应用1.法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来，在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是()A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D既然运动
19、的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流解析 静止的线圈放于通有稳恒定电流的静止导线附近，线圈的磁通量不变，故不会感应出电流，通有恒定电流的导线只要与闭合线圈有相对运动，线圈中定会感应出电流，B、D 说法正确；运动的导体在磁铁附近做切割磁感线运动时，会产生感应电动势，C 说法对，所以符合题意的选项为 A.答案 A考向2楞次定律 左、右手定则2.(2011上海)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a()A顺时针加速旋转 B顺时针减速旋转C逆时针加速旋转D逆时针减速旋转解析 本题考查楞次定律及电流的磁场分布，要求考生能用安培定则判断环形电流内外的磁场方向，能通过楞次定律判断感应电流的方向以及同向电流与异向电流之间的作用力依题圆环 b 中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，根据楞次定律可知，圆环 a 在圆环 b 中产生的磁通量垂直纸面向里且减小故圆环 a 顺时针减速旋转，B 对答案 B课后作业
